長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工技術(shù)研究與應(yīng)用

劉遠(yuǎn)煊，卜云飛，楊邯超，楊 鵬，閆飛龍

（中建新疆建工（集團(tuán)）有限公司西北分公司，陜西 西安 710000）

長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁應(yīng)用于工程實(shí)踐已經(jīng)超過(guò)了200多年，由于其操作方便、造價(jià)成本低、可循環(huán)使用、清理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于房屋建筑、橋梁、擋土墻、市政等新建及改造加固項(xiàng)目中。近年來(lái)，在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。孫歆碩等人[1]結(jié)合工程案例，分析了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的施工特點(diǎn)，并證明了其承載力高、對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)。Alen 等人[2]通過(guò)對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁單樁極限承載力的計(jì)算，對(duì)其進(jìn)行了可靠度的研究，驗(yàn)證了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的可靠性。曹興明[3]在長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝的基礎(chǔ)上，研發(fā)了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁后注漿施工技術(shù)，有效地解決了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的部分傳統(tǒng)弊端。高璟坤[4]介紹了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁后插鋼筋籠技術(shù)，為樁基工程的應(yīng)用起到一定的推廣作用。李岳[5]采用數(shù)值模擬以及模型試驗(yàn)等研究方式，得出相比于普通灌注樁，長(zhǎng)螺旋壓灌樁樁徑增大19%，側(cè)摩擦阻力增加了4.2%，能夠有效地提升其承載性能。劉利明等人[6]通過(guò)長(zhǎng)螺旋壓灌樁在復(fù)雜地層中的應(yīng)用研究，總結(jié)出了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，為后期同類地質(zhì)情況應(yīng)用提供了參考。彭生江等人[7]通過(guò)對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的施工工藝、設(shè)計(jì)計(jì)算等方面進(jìn)行總結(jié)，提出了高強(qiáng)度混凝土和長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁工藝結(jié)合的技術(shù)。

綜上所述，近年來(lái)，長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝研究逐漸向著深度和廣度方向發(fā)展，但是使用中也出現(xiàn)了一系列的施工問(wèn)題?；谏鲜鰢?guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，本文通過(guò)實(shí)際工程案例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的部分施工問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述并對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的工藝改進(jìn)。

1 工程案例

1.1 工程背景

擬建場(chǎng)地位于西安市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，南臨西部大道，東臨上林苑五路，北側(cè)為京昆高速，施工區(qū)域如圖1。

圖1 施工區(qū)域示意圖

綜合樓樁基工程采用鋼筋混凝土長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁（即長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓灌注混凝土后插鋼筋籠工藝），設(shè)計(jì)樁徑800mm，有效樁長(zhǎng)30.0m，樁頂標(biāo)高409.25m，樁底標(biāo)高379.25m，電梯坑處坑底標(biāo)高408.6m，電梯坑處先進(jìn)行樁基施工，后開(kāi)挖基坑，電梯坑處有效樁長(zhǎng)30.0m，上部采取與鋼筋籠焊接定位筋控制樁身混凝土灌注高度。

樁身穿越土層情況良好，部分樁身位于地下水中，鋼筋籠長(zhǎng)度22.8m，總樁數(shù)250 根。

經(jīng)勘探揭示，勘探深度內(nèi)出露地層為全新統(tǒng)耕（表）土（Q4pd）、人工填土（Q4ml）（局部為雜填土）；上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土（Q3eol）、殘積古土壤（Q3el）、沖洪積粉質(zhì)粘土（Q3al+pl）、細(xì)砂（Q3al+pl）。

勘察期間，各鉆孔均揭露了地下水。該地下水屬潛水類型，其初見(jiàn)水位埋深為11.70～17.40m，相應(yīng)標(biāo)高為398.22～401.96m，屬較平水位期。

1.2 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題

（1）長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁在澆筑過(guò)程中需要保證其垂直度，雖然市面有樁身垂直度輔助器，但由于其使用復(fù)雜，調(diào)節(jié)垂直繁瑣且對(duì)樁身的垂直度改善較小，不能有效保證長(zhǎng)螺旋鉆孔壓樁樁身垂直度；并且現(xiàn)有長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助器鋼護(hù)筒高度確定，無(wú)法適應(yīng)不同高度長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的垂直度輔助。

（2）由于黏土層土質(zhì)黏性較大不易清理，導(dǎo)致長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在鉆孔時(shí)，螺旋葉片會(huì)攜帶大量的黏性泥土，并通過(guò)鉆桿的提升帶出地面。在鉆機(jī)葉片提升時(shí)，由于機(jī)械振動(dòng)會(huì)造成部分黏土墜落，從而嚴(yán)重影響施工人員的安全。雖然目前市面上有很多的簡(jiǎn)易型長(zhǎng)螺旋鉆桿除泥器，但一般在實(shí)際使用過(guò)程中相對(duì)較復(fù)雜或改善作用效果較小，不能方便、有效地去除鉆桿上附著的軟泥。因此，本文結(jié)合實(shí)際工程案例，根據(jù)其自身特點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)。

1.3 施工工藝及改進(jìn)方法

長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土樁工藝流程詳見(jiàn)圖2，具體步驟如下：

圖2 施工工藝流程

（1）定點(diǎn)放線，根據(jù)建筑施工圖現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行樁位點(diǎn)測(cè)方。

（2）灌注樁成孔，成孔采用低速慢進(jìn)的鉆進(jìn)工藝，并運(yùn)用自行發(fā)明的可適應(yīng)不同高度的長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助器（圖3），通過(guò)調(diào)節(jié)鋼護(hù)筒使垂直度調(diào)節(jié)器與底面保持垂直，在鋼筋籠下方過(guò)程中約束鋼筋籠在調(diào)垂直后的垂直度調(diào)節(jié)器內(nèi)部，從而提高長(zhǎng)螺旋鉆孔壓樁樁身的垂直度。

圖3 自制簡(jiǎn)易型長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助器

（3）提鉆時(shí)螺旋葉片上附有大量軟泥不能自行脫落，運(yùn)用自行發(fā)明的一種簡(jiǎn)易型長(zhǎng)螺旋鉆桿除泥器（圖4），有效地解決了葉片軟土不易徹底清除，影響人身安全的隱患。

圖4 自制簡(jiǎn)易型長(zhǎng)螺旋鉆桿除泥器

（4）成樁，成樁后應(yīng)立即清理鉆桿及泵管內(nèi)殘存砼。

（5）鋼筋籠制作與安放，鋼筋籠制作采用場(chǎng)外水平放置制作，吊裝時(shí)采用吊車起吊振動(dòng)錘邊振搗混凝土邊安裝就位的方法施工。鋼筋籠下插到設(shè)計(jì)位置后關(guān)閉振動(dòng)錘電源，最后摘下鋼絲繩，提出過(guò)程中每提3m 開(kāi)啟振動(dòng)錘一次，以保證混凝土的密實(shí)性，參見(jiàn)圖5。

圖5 鋼筋籠安放

1.4 應(yīng)用效果

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工技術(shù)的研究，攻克了打樁時(shí)的部分技術(shù)難題。與現(xiàn)有施工工藝相比，樁身垂直度調(diào)節(jié)器在本工程施工中具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）通過(guò)調(diào)節(jié)鋼護(hù)筒使垂直度調(diào)節(jié)器與底面保持垂直，在鋼筋籠下放過(guò)程中約束鋼筋籠在調(diào)整垂直后的垂直度調(diào)節(jié)器內(nèi)部，從而提高長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身的垂直度。

（2）解決了現(xiàn)有長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助器使用復(fù)雜，調(diào)節(jié)垂直繁瑣且對(duì)樁身的垂直度改善較小，不能有效保證長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助的問(wèn)題。

（3）解決了現(xiàn)有長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁樁身垂直度輔助器無(wú)法適應(yīng)不同高度長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的垂直度輔助的問(wèn)題。

與現(xiàn)有施工工藝相比，本工程中簡(jiǎn)易型長(zhǎng)螺旋鉆桿除泥器不僅有效地去除了鉆桿上附著的軟泥，而且有效地解決了不易徹底清除問(wèn)題，以及在鉆機(jī)的振動(dòng)中易墜落傷人的安全隱患。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)工程實(shí)例對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁的施工細(xì)節(jié)作了詳細(xì)闡述，并對(duì)在施工過(guò)程中提鉆時(shí)螺旋葉片附有大量軟泥不能自行脫落以及樁身垂直度等問(wèn)題進(jìn)行了針對(duì)性的工藝改進(jìn)，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。為后期長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工提供了有效的參考。